Вендобионтами палеонтолог Адольф Зейлахер, работавший в Геологическом институте Тюбингена, назвал крупные (до метра длиной или высотой) эдиакарские ископаемые формы, состоящие из сегментоподобных единиц — фрондлетов, которые, в отличие от настоящих сегментов, располагаются вдоль любой оси организма асимметрично и создают рельефную поверхность, напоминающую стеганое одеяло. Прежде эти ископаемые были распределены учеными среди медуз (Cyclomedusa), кольчецов (.Dickinsonia), иглокожих (Tribrachidium) и так далее, хотя похожи они на этих животных разве что на художественных реконструкциях.
Согласно радиометрическим датировкам, вендобионты встречаются в отложениях возрастом 579–542 миллиона лет. Академик Михаил Александрович Федонкин, ныне возглавляющий Геологический институт РАН, был первым, кто обратил внимание на то, что многие из них имеют сходный тип членения — симметрию скользящего отражения: с полушаговым смещением условно левых фрондлетов относительно правых вдоль оси тела. Такая симметрия не характерна для каких-либо многоклеточных животных. «Скособоченные» отпечатки часто и принимаются за древнейших червей и членистоногих. Помимо особого типа симметрии сходство всех вендобинтов между собой и их разница с многоклеточными животными выражается в отсутствии ротового и анального отверстий, кишечника, каких-либо щупалец или конечностей, а также в неограниченном, неизометричном росте с асимметричным заложением новых фрондлетов на одном или обоих концах тела. Кроме того, вендобионты часто и в большом числе великолепно сохранялись в грубозернистых песчаниках, не утрачивая ни малейшей детали строения, что совершенно невозможно даже для захоронений организмов с минеральным скелетом; и чем грубее осадок, тем рельефнее вендобионты выглядят. Если подобные формы попадали в тонкозернистый осадок, то у них на поверхности оставалась жесткая органическая пленка, как у грибов или водорослей, присутствующих в тех же слоях.
Но главное отличие вендобионтов от животных проявляется во внутреннем строении — в наличии пронизывающей все тело системы трубчатых камер квадратного сечения (длина которых на один-два порядка превышает размер их поперечника) или расположенных в одной плоскости тонких раздваивающихся каналов. Эта система хорошо просматривается на изображениях вендобионтов, полученных палеонтологами Мартином Брэзие и Джонатаном Антклиффом из Оксфордского университета с помощью лазерного сканирования высокого разрешения и цифрового картирования; она и придает поверхности этих существ вид стеганого одеяла. Обе системы — закрытого типа, то есть не имеют связи с окружающей средой через какие-либо поры. Трубчатые камеры по всей длине соприкасаются своими стенками. Каналы равномерно заполняют все тело, включая «головной отдел» у так называемых эдиакарских членистых животных; по мере приближения к поверхности раздваиваются от трех до пяти раз, постоянно уменьшаясь в диаметре, и создают картину, напоминающую фрактальный орнамент на гравюрах Морица Эшера из серии «Бесконечность: правильное членение плоскости».
Все это свидетельствует об обособленном положении вендобионтов среди многоклеточных форм — о том, что они не имеют прямого отношения к происхождению многоклеточных животных. В свою очередь, распространение вендобионтов в глубины океана, куда не доходят солнечные лучи, или способность жить под поверхностью осадка исключают их принадлежность к водорослям. Равно не имели они прямого отношения и к грибам или лишайникам, с которыми их иногда сравнивают. Напоминающая фракталы сплошная система каналов разного сечения и тем более трубчатых камер, характерная для вендобионтов, не имеет ничего общего с цилиндрическими гифами грибов, которые при сопоставимой протяженности подразделяются септами. Эта разветвленная система каналов/камер позволяла вендобионтам, используя разницу давлений снаружи тела и внутри тонкого канала, всасывать растворенное органическое вещество. Именно система каналов/камер и фрондлетов, за счет увеличения которой происходил рост этих организмов, позволяла вендобионтам сохранять относительно высокое соотношение площади тела и его объема.
Эдиакарские вендобионты, 579–542 миллиона лет (размер 3-30 сантиметров): a) Tribrachidium (трирадиаломорфы), (б, к) Beothukis (рангеоморфы), к) увеличенный участок, показывающий систему каналов, в) Fractofusus (рангеоморфы), г) Charniodiscus (арбореоморфы), д) Pteridinium (петалонамы), е) Dickinsonia (проартикуляты), ж) Paravendia (проартикуляты), з) Eoandromeda, и) Nilpenia. Художник Всеволод Абрамов
Всасывали органическое вещество, вероятно, и вен-добионты, лежавшие на поверхности дна, и те, которые жили под поверхностью, прорастая сквозь грунт или даже сквозь соседние (уже отмершие?) особи, что выяснили Дмитрий Владимирович Гражданкин из Института нефтегазовой геологии и геофизики в Новосибирске и Адольф Зейлахер. Следы вендобионтов, обнаруженные Андреем Юрьевичем Иванцовым, — это именно следы всасывания, на которых просматриваются отпечатки все тех же разветвленных каналов. Они могли появиться лишь в том случае, если организм очень плотно всей поверхностью присосался к грунту. Необычное, дискретное, перемещение вендобионтов на расстояние, не превышающие треть их длины, так же как некоторое сокращение поверхности тоже могли осуществляться за счет системы каналов. Изменение осмотического давления позволило бы и сократить площадь поверхности, и оторвать от грунта организм; для его дальнейшего смещения, учитывая значительную площадь при малом объеме, было достаточно даже небольшого течения или волнения. Сейчас похожий механизм используют хищные грибы, способные благодаря изменению осмотического давления в гифах быстро — всего за 0,1 секунды — вобрать в клетки дополнительную воду и, увеличив их объем, поймать и обездвижить круглого червя или тихоходку. Сигналом к действию гриба служит изменение соотношения некоторых элементов, например углерода к азоту, во внешней среде.
Содержание растворенного, коллоидного и взвешенного органического вещества в эдиакарском океане в два-три раза превышало нынешний уровень, что определяется по соотношению изотопов церия, азота и органического углерода. Не случайно для эдиакарских отложений характерны и другие гиганты-осмотрофы: колонии бактерий, грибы. В современном океане самые крупные осмотро-фы — мегабактерии — сосредоточены в зонах апвеллин-га, то есть в условиях постоянного притока питательных веществ. И вендобионты появились, как таковые, именно в зоне контурных течений и апвеллинга приполярных морей. Так в условиях повышенного содержания в океане органического вещества, при частых падениях уровня кислорода и без помех со стороны биотурбаторов (организмов, перерабатывающих осадок) и хищников они и существовали. Оскудение океана органической взвесью и резкое усиление давления хищников и биотурбаторов привели к полному исчезновению вендобионтов на рубеже эдиа-карского и кембрийского периодов.
Но если вендобионты не были многоклеточными животными или грибами, то кто они такие? Вендобионты вполне могли иметь жизненный цикл, подобный жизненному циклу слизевиков. Ископаемых вендобионтов, собранных в одном и том же местонахождении — формация Трепасси на юго-востоке Ньюфаундленда, Мартин Брэзие и Джонатан Антклифф смогли расположить в виде замкнутого цикла одного и того же организма, представленного разными по образу жизни и размеру, но одинаковыми в деталях строения формами. Веретеновидный фракто-фуз (Fractofusus) мог представлять собой подвижную стадию, которая в определенных условиях превращалась в сидячую листовидную брадгатию (Bradgatia), а та, приподнимаясь на стебельке, становилась чарнией Мейсона [Charnia masoni) и вырастала в большую чарнию (Charnia grandis) — до метра высотой с развитым прикрепительным диском.
Таким образом, можно предположить, что вендобионты могут представлять, не будучи ни грибами, ни животными, вымершую промежуточную ветвь опистоконтов (заднежгутиковых организмов) — группы, объединяющей организмы, которые хоть на какой-то стадии развития имеют один жгутик, торчащий позади одноклеточного тельца (например, человек на стадии сперматозоида). К заднежгутиковым принадлежат многоклеточные животные, воротничковые жгутиконосцы, грибы, а также ряд одноклеточных существ, считавшихся раньше паразитическим грибками (по образу жизни они, в общем, таковыми и являются): апусозои, ихтиоспоридии и фила-стерии.
Каковы бы ни были успехи современной палеонтологии, вряд ли нам удастся узнать когда-нибудь то, каким комплексом генов обладали вендобионты, но предположить кое-что можно.
Важнейшие белки, необходимые для сборки самых сложно устроенных многоклеточных животных, вплоть до человека, а также гены, отвечающие за их синтез, возникли у древних одноклеточных существ. Это установили молекулярные биологи из Института эволюционной биологии и Каталонского института инновационных исследований в Барселоне под руководством Иньяки Руиса-Трийо, изучающие воротничковых жгутиконосцев, ихтиоспори-дий, филастерий и некоторых других одноклеточных опи-стоконтов. «У наших далеких одноклеточных родственников, — рассказывает Руис-Трийо, — обнаружены белки, которые у многоклеточных животных играют важнейшую роль в развитии зародыша, формировании и росте клеточных тканей, отмирании клеток. Такие белки особенно активно вырабатываются при образовании колоний, для чего требуется синхронизация процессов в отдельных клетках». Поскольку у всех нас около миллиарда лет назад были общие предки, изучение этих простейших помогает понять, как и зачем появился генный комплекс, превращающий нас в многоклеточных.
Комплекс ключевых генов многоклеточных животных, стимулирующих и подавляющих транскрипцию, то есть считывание информации с ДНК, а также гены, производящие сигнальные вещества (нейропетиды), есть у воротничковых жгутиконосцев, апусозой, ихтиоспоридий и филастерий. За исключением апусозой все эти организмы являются одноклеточными заднежгутиковыми, способными образовывать колонии. Молекулярные биологи помещают их в основание древа многоклеточных животных. Апусозои, возможно, представляют собой потомков исходной для всех «заднежгутиковых» группы и занимают промежуточное положение между этими организмами и амебозоями (слизевиками), у которых кое-что из генного комплекса многоклеточных животных уже было. Получается, генетический аппарат многоклеточных животных совершенствовался независимо от апусозой и, вероятно, задолго до их возникновения.
Современная колония ихтиоспоридия Sphaeroforma arctica (диаметр отдельных клеток до 10 микронов). Институт эволюционной биологии, Барселона (предоставлено Иньяки Руисом-Трийо)
Так что к концу эдиакарского периода все необходимое многоклеточным животным на молекулярном уровне уже сложилось. По дну эдиакарского моря ползал некто, оставлявший два параллельных ряда ямок или царапин, и, так как между этими рядами отсутствует след волочения тела, можно предполагать, что по осадку двигался организм с конечностями. Чтобы получить из условного слизевика — подвижного скопления амеб, действующего по единой программе, — настоящий многоклеточный организм, следовало генетические механизмы, включающиеся на стадии образования плодового тела, «заставить» работать на стадии питания и движения. Такое совмещение двух жизненных стадий положило бы начало сборке в единое целое генома многоклеточного животного на основе сохранения генетических регуляторов, имеющихся в клетках разного типа. У одноклеточных заднежгути-ковых и слизевиков эти регуляторы включается как раз во время образования колоний. С этого и начался каскад генных преобразований, ведущий к развитию многоклеточности. И если животные — это возможные потомки организма, напоминающего мигрирующего слизевика, то грибы — потомки того же организма, но на его плодовой стадии.
В общем, можно сказать, что эволюция многоклеточных животных началась полтора миллиарда лет назад, когда по дну океана поползли грибы…
Необычные открытия поджидают везде, даже в такой, казалось бы, истоптанной ногами палеонтологов земле, как Испания: там проходят практику студенты Германии, Англии, США и копается несметное число любителей. Благо полевые работы здесь — не то что в Сибири, куда только добираться надо несколько суток, а затем несколько недель или месяцев пребывать в автономном плавании (мобильник далеко не везде ловит, а раньше такого аппарата и просто не было).
В девять часов утра мы с Хосе Антонио Гамесом Винтанедом неспешно отъезжаем от дверей Университета Сарагосы в южном направлении и уже в одиннадцать с небольшим оказываемся среди красных приплюснутых холмов долины реки Эбро с еще не ожившими в конце марта коряжками виноградников, но с вполне бодрыми хозяевами многочисленных винных хозяйств Кариньены, Панисы и других мест, чьи произведения по вкусу совсем не уступают знаменитым винам Риохи. Но все это — не сейчас. Наша цель — ущелье реки Грио в Иберийских горах. Грио — небольшой ручеек по нашим понятиям, который, однако, разделяет два совершенно разных в геологическом отношении блока, некогда ведших самостоятельную жизнь различных микроконтинентов. По правому северному борту речки протягивается иссиня-черная узкая полоска морских известняков. Они считаются единственными в Иберийских горах протерозойскими известняками, поскольку какие-либо органические остатки в них не найдены. Десять минут уходит на рекогносцировку — любование цветущим миндалем, вишней, фиалками и собственно поверхностью пород.
Древнейшие кембрийские скелетные ископаемые, в основном представители Lophotrochozoa (средняя длина 1,5 миллиметра); Иберийские горы, Арагон, Испания; 540 миллионов лет. Университет Сарагосы
С возрастом зрение не улучшается, но именно нажитые способности позволяют высмотреть в темной глыбе известняка 3-миллиметровые трубочки-раковины. Древнейшая на всю провинцию Арагон ископаемая фауна найдена, но чтобы извлечь ее, приходится около часа поработать кувалдой, аккуратно, стараясь не потерять драгоценные находки. Позже под микроскопом удается разглядеть, что эти трубочки покрыты пластинчатым орнаментом, в котором угадываются очертания плоских шестигранных кристаллитов. Так выглядит ископаемый перламутр. Значит, возраст этих пород не старше 540 миллионов лет, и это уже не докембрийские, а кембрийские слои. Однако, учитывая их положение — намного ниже слоев с первыми трилобитами и даже с первыми сложными ископаемыми следами, — они весьма древние. Самое начало кембрийского периода. Кто жил в трубочках? Перламутр, или очень похожая на него микроструктура раковины, — это признак лофотрохозой. То есть сидел в ней кто-то похожий на моллюска, брахиоподу, мшанку или их общего предка…